xx市轨道交通2号线一期工程
抗震专项论证
xx站
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目 录
第一章 概述 .......................................................................................................................................................................... 1
1.1 工程概况 ............................................................................................................. 1 1.2 结构特点及施工方法 ......................................................................................... 2 1.3 设计依据 ............................................................................................................. 3 1.4 主要设计原则 ..................................................................................................... 4 1.5 主要设计标准 ..................................................................................................... 6 1.6 初步设计评审意见及执行情况 ........................................................................ 6 1.7 基坑专项论证专家意见及执行情况 ................................................................ 7
第二章 工程地质和水文地质概况 .................................................................................................................................... 10
2.1 工程地质 ........................................................................................................... 10 2.2 地层特征 ........................................................................................................... 10 2.3 水文地质 ........................................................................................................... 12 2.4 特殊性岩土及不良地质作用 .......................................................................... 14 2.5 地震安全性评价报告结论 .............................................................................. 15
第三章 抗震设防基本要求 ................................................................................................................................................ 16
3.1 抗震设防目标 ................................................................................................... 16 3.2 抗震设计条件 ................................................................................................... 16 3.3 抗震设计方法 ................................................................................................... 17
第四章 静力作用下结构计算分析 .................................................................................................................................... 19
4.1 荷载分类及组合 ............................................................................................... 19 4.2 计算模型与计算简图 ....................................................................................... 21 4.3 主体结构计算及结果 ....................................................................................... 22
第五章 抗震计算 ................................................................................................................................................................ 24
5.1 静力法计算 ....................................................................................................... 24
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5.2 时程分析法计算 ............................................................................................... 31 5.3 结构抗震性能分析 ........................................................................................... 36
第六章 抗震构造措施 ........................................................................................................................................................ 39
6.1 主体结构抗震构造措施................................................................................... 39 6.2 非结构构件抗震措施 ....................................................................................... 45
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第一章 概述
1.1 工程概况
xx站位于现状下堡路与塔浦路交叉口北侧，沿塔浦路向北方向布设，位于规划园二路下方，现状地面起伏较大、南高北低，站址范围内南北地面高差约1.4m~3.2m。站址西南角为中国铁建海曦小区，东南角为空地，东西两侧及站址北端为东宅社2~4层民房、临街简易房或厂房。
本站为地下双层岛式站台车站，站台宽度为12m，有效站台长118m，主体结构采用双层三跨钢筋混凝土框架结构，设3个出入口、两组风亭，车站有效站台中心里程右DK36+070.447，车站主体结构外包总长213m，标准段宽21m，车站顶板覆土3~4.5m。
鉴于周边环境，结合本站的地质条件，车站采用明挖顺作法施工，分两期施工，一期施工车站主体结构（含车站两端风道），二期施工出入口。车站主体结构小里程端预留观音山站~xx站矿山法区间出土口，车站主体结构施工完后从本站施工观音山站~xx站区间。
图1-1 xx站鸟瞰图
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1.2 结构特点及施工方法
主体结构设计方案
根据本站的地勘资料，车站范围内各岩土层的分布或厚度的变化较大，场地按基底标高开挖后平面分布上岩土层的种类较多，属土岩组合地基，持力层及受力层深度范围内的各岩土层的力学强度及压缩模量（变形模量）差异较大，且可选作持力层的岩土层底面或相邻基底标高的坡度值较大，故总体评价本场地地基均匀性较差。车站开挖深度范围内地层主要为人工填土、粉质粘土、残积砾质黏性土及全风化～微风化花岗岩。地基持力层主要坐落于基岩风化岩上，属中硬～坚硬场地土或岩石，地基土强度及变形条件均可满足车站的设计要求，不至于产生地基下沉或滑移失稳等问题，地基稳定性较好。
xx站位于五通路与下堡路交叉路口，车站周围多为棚户区，施工场地条件好，在车站施工期间，五通路交通临时往道路左右两侧借道，并满足现有交通通行量，对现有交通影响较小，明挖法与其他功法相比无论从施工难度、施工工期、结构防水质量及土建工程造价等方面均具有明显的优势。暗挖施工存在较大的施工风险。因此本车站不推荐采用暗挖法施工。
主要设计参数及技术分析详见表1-1。
项目 车站站位 车站形式 换乘形式 施工方法 技术分析 车站总长 车站总宽 车站埋深 顶板所处地层 底板所处地层 结构设计重点 表1-1 设计方案参数表 xx站现状方案 五通路与下堡路交叉口 明挖地下二层矩形箱型框架结构 无 明挖工法 213m 21m 3～4.5mm 残积砾质粘性土、粉质粘土 中风化花岗岩岩、微风化花岗岩 (1)、控制施工时对中铁海曦小区影响 (2)、控制对周边建构筑物的影响。 a
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项目 施工难度 xx站现状方案 一般 1.2.1 附属结构设计方案
车站附属结构包括3个出入口，1个预留出入口，1个安全出入口，1个消防出入口，2组矮风亭，1部无障碍电梯。
附属结构均采用明挖法施工。 1.2.2 车站主体结构横剖面图
车站主体标准段横剖面图详见图1-2。
图1-2车站主体标准段结构横剖面图
1.3 设计依据
（1）《xx轨道交通2号线一期工程可行性研究报告》评估会专家组评审意见 （2）《xx市轨道交通2号线一期工程初步设计 xx站》 （3）xx市轨道交通2号线一期工程初步设计专家审查意见
（4）《xx市轨道交通2号线一期工程详勘阶段 xx站 岩土工程勘察报告》（2014年10月，中铁二院工程集团有限责任公司xx地质工程勘察院）
（5）《xx市轨道交通2号线一期工程施工图设计技术要求》（2014年10月，中铁第四勘察设计院集团有限公司）
（6）《xx市轨道交通2号线一期工程施工图设计系统对土建的要求》（2014年10月，中铁
第
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察
设
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限
公
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（7）《xx市轨道交通2号线一期工程施工图设计文件文件编制统一规定》（2014年10月，中铁第四勘察设计院集团有限公司）
（8）《xx市轨道交通2号线一期工程施工图设计文件组成》（2014年10月，中铁第四勘察设计院集团有限公司）
（9）《xx市轨道交通2号线一期工程各专业设计接口管理细则》（暂行稿）（2014年4月，中铁第四勘察设计院集团有限公司）
（10）技术联系单“铁四院【2号线总体】联字（2014）第 130 号 关于提供《施工图第一版线路资料》的函”
（11）xx市轨道交通公司提供的管线等基础资料 （12）与业主及其他设计单位的技术联系单及会议纪要
1.4 主要设计原则
（1） 地铁结构设计应以“结构为功能服务”为原则，满足城市规划、行车运营、环境保护、抗震、防水、防火、防护、防腐蚀及施工等对结构的要求，同时做到结构安全、耐久、技术先进、经济合理。
（2） 地铁结构在施工及使用期间应具有足够的强度、刚度、稳定性及耐久性，应根据结构特点进行承载力（包括失稳）计算，和抗倾覆、滑移、漂浮、疲劳、变形、抗裂或裂缝宽度验算，以及满足耐久性规定。
（3） 地铁结构的净空尺寸应满足地铁建筑限界及各种设备使用功能的要求、施工工艺的要求，并考虑施工误差、结构变形和位移等因素给出必要的富裕量。
（4） 地铁结构设计应以地质勘察资料为依据。地质勘察应根据现行国家标准《城市轨道交通岩土工程勘察规范》按不同设计阶段的任务和目的确定工程勘察的内容和范围；考虑不同施工方法对地质勘探的特殊要求，并在施工中通过对地层的观察和监测进行验证和反馈修改勘察资料。暗挖隧道结构的围岩分级宜根据现行《铁路隧道设计规范》确定。
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（5） 结构设计应减少施工中和建成后对环境造成的不利影响，并应考虑城市规划引起的周围环境的改变（包括未来地铁线的实施）对地铁结构的作用。
（6） 地下结构施工方法应根据结构所在地段的工程地质及水文地质条件、周边环境、道路交通、场地条件、施工难度、工期和土建造价等多种因素经综合比较后确定，并应尽量减小施工期间对地面交通、房屋拆迁、管线改移的不利影响。在含水地层中，应采取可靠的地下水处理和防治措施。
（7） 地铁结构设计应根据施工方法、结构或构件类型、使用条件及荷载特性等，选用与其特点相同或相近的结构设计规范和设计方法。
（8） 地下结构设计应采用信息化动态设计方法，为此须建立严格的监控量测制度，监控量测的目的、内容和技术要求，应根据施工方法、结构形式、周围环境等综合分析确定。
（9）地下轨道交通结构的抗震设防分类均为重点设防类，按7度地震烈度进行结构构件抗震承载力验算。在结构设计时根据规范要求采取抗震构造措施。按住建部《市政公用设施抗震设防专项论证技术要点（地下工程篇）》的要求进行专项论证。 地下结构进行抗震设计时，应根据设防要求、场地条件、结构类型和埋深等因素选用能较好反映其地震工作性状的分析方法，并采取必要的构造措施，提高结构和接头处的整体抗震能力。
（10） 地下工程的工程材料应根据结构类型、受力条件、使用要求和所处的环境等选用，并考虑可靠性、耐久性和经济性。主要受力构件应采用钢筋混凝土或混凝土材料，必要时也可采用金属材料。
（11） 结构计算简图应符合结构的实际工作条件，反映围岩对结构的约束作用。当受力过程中体系、荷载形式等有较大变化时，宜根据构件的施工顺序及受力条件，按结构的实际受载过程进行分析，考虑结构体系变形的连续性。结构设计时应按结构整体或单个构件可能出现的最不利荷载组合进行计算，并应考虑施工过程中荷载变化情况分阶段计算。
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（12） 当结构位于液化地层时，应考虑地震及车辆震动可能对地层产生的不利影响，并根据结构和地层情况采取相应的技术措施。
1.5 主要设计标准
（1） 主要结构构件的设计使用寿命为100年，安全等级为一级。
（2） 地铁结构中永久构件在按荷载效应基本组合进行使用阶段的承载能力计算时，取γ0＝1.1 ，进行施工阶段的承载能力计算时，取γ0 ＝ 1.0 ，在按荷载效应的偶然组合进行承载能力计算时，取γ0＝1.0 。作为临时构件设计的结构，在按荷载效应的基本组合进行承载能力计算时，取γ0＝0.9 。
（3） 结构按7度地震烈度进行抗震验算，按抗震等级三级采取构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。
（4） 严格控制工程施工引起的地面沉降量。一般情况下，地面沉降量控制在30mm 以内，隆起量控制在10mm 以内。当周边有重要建筑（构）物及管线时，应控制在其允许的范围内。
（5）结构设计应按最不利情况进行抗浮验算，抗浮设计水位按100 年一遇洪水位设计。在不考虑侧壁摩阻力时，抗浮安全系数不得小于1.05，当计侧壁摩阻力时，抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮不能满足要求时，应采取相应的抗浮措施，但不宜采用消浮或底板锚杆的措施。
（6） 裂缝控制：最大裂缝宽度允许值背土面为0.3mm、迎土面为0.2mm。
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（7） xx站车站主体及附属结构防水等级为一级。
（8）本工程属于甲类人防工程，须具有战时防护功能并做好平战转换功能。
1.6 初步设计评审意见及执行情况
（1）补充抗浮设防水位采用地表以下1m的依据。
执行情况：初步设计阶段抗浮设防水位根据总体单位与工点设计单位共同商讨的原则执行，施工图设计阶段根据地质详勘报告，抗浮水位按照“设计地面线标高以下0.5m连成的水力梯度线考虑，以内插法取值”考虑。
（2）围护结构第一道支撑间距6m，偏小，建议调整到8~9m。
执行情况：根据地质详勘报告及详勘地层参数进行优化，第一道支撑按照9m间距布置。 （3） 应补充风险工程设计与邻近建筑物（海曦小区）保护方案。 执行情况：在本册设计图纸中补充基坑施工对临近建筑物的保护措施。
1.7 基坑专项论证专家意见及执行情况
（1）该站基坑围护结构支护采用排桩+内支撑结构体系的设计方案基本可行。 回复：本条为肯定意见。
（2） 补充有关的设计规范依据及更新旧规范，设计说明中《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001应改为《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2011、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002应补充（2010版），补充《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014、《城市轨道交通工程监测技术规范》GB 50911-2013、《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》GB 50652-2011、《城市轨道交通工程安全控制技术规范》GB/T 50839-2013、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》JGJ 311-2013、和福建省地方标准《桩基础与地下结构防腐蚀技术规程》DBJ/T 13-200-2014（2014年12月30日起实施）等。
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回复：按照意见补充。
（3）车站地下水土的腐蚀性建议按福建省地方标准《桩基础与地下结构防腐蚀技术规程》DBJ/T 13-200-2014规定的四个等级进行划分和防腐蚀设计（含各项设计参数指标）。
回复：按照总体统一标准执行。
（4）各土层的计算指标应按地勘单位的建议取值，中风化等岩层的C、Φ取值有误（偏低）；冠梁的水平刚度取值应通过计算，一般建议不取值。
回复：核实计算地层参数取值，中风化岩层按照地勘报告按照等效内摩擦角取值；冠梁根据理正计算程序公式计算。
（5）拆迁完成后应及时进行补勘，并根据勘察资料修正基坑设计。 回复：设计文件中明确。
（6）1#风道锚索施工进入建筑范围，建议改为内支撑体系。 回复：按照意见执行，1#风道调整为内支撑支护。
（7）风道设计只设一道内支撑，建议对基坑安全进一步核算；部分长斜撑应根据实际长度、角度进行核算。
回复：经核算，风道处基坑稳定性系数、抗倾覆、抗隆起等安全系数满足规范要求；对斜撑重新核算。
（8）对于施工可能造成距离车站基坑较近的周边民宅影响的区域，建议增加基坑坑外二次（第二道）旋喷桩止水措施。
回复：本站基坑开挖范围内主要为黏土层、全风化、强风化花岗岩，为弱透水层，维持桩间
旋
喷
桩
止
水
设
计
。
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（9）吊脚桩部分建议采用岩石锚杆取代锚索，并优化长度。 回复：岩石边坡支护锚索调整为锚杆。 （10）细化三重管高压旋喷桩工艺参数。 回复：按照意见补充旋喷桩工艺参数。
（11）补充降水设计计算（含地表变形估算）和降水井平面布置图。 回复：补充降水井平面布置及降水计算。
（12）补充上部喷锚支护的计算及附属设施的支护结构计算。 回复：补充冠梁上部喷锚支护边坡计算机附属结构基坑计算。 （13）车站周边未拆除建筑应设置监测点。
回复：补充车站周边未拆除建筑物的变形监测点布置。
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第二章 工程地质和水文地质概况
2.1 工程地质
本站工程区内地形欺负相对较平缓地面高程一般在18.5~22.5m范围，地形地貌较复杂，原始地貌以坡积台地为主。
2.2 地层特征
站址范围内上覆地层主要为第四系全新统人工填土层（Q4s），第四系坡积层(Qdl)粉质粘土，第四系残积层(Qel)残积砾质粘性土，下伏基岩燕山晚期第二次侵入（ηγ53(1)b）花岗岩。自上而上各岩土层基本特征简述如下：
<1-1>杂填土（Qs）
灰褐、灰色等色，干，呈松散状。成分较杂，主要由砖、砼、瓦碎块等及部分粘性土组成。该层广泛分布于地表，层厚0.5～3.5m。总体评价该层密实度及均匀性差异大，工程性能总体不良。
<1-2-1>黏土质素填土（Qs）
褐红、肉红、灰黄色，总体呈稍密状。主要由黏性土及等回填而成，回填时间一般≥5年。场地内局部分布，层厚0.5～2.3m。总体评价该层密实度及均匀性差异大，工程性能总体不良。
<10-1-2>粉质粘土（Qdl）
褐红色，可塑。主要由粉、黏粒组成，干强度高，韧性中等，无摇振反应，该层场地内局部分布，钻探揭示层厚1.0～8.0m，顶板埋深0.5～3.5m。该层共进行2次标贯，标贯实测击数平均值N=16.0击/30cm，标贯修正击数平均值N’=13.8击/30cm。
<11-2>残积砾质粘性土（Qel），为花岗岩风化产物，根据物理力学性质差异，可分为可塑状残积砾质粘性土<11-2-2>及硬塑状残积砾质粘性土<11-2-3>两个亚层：
<11-2-2>
残
积
砾
质
粘
性
土
（
Qel
）
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灰白、肉红色，可塑，主要以长石等矿物风化后的粘性土为主，含石英颗粒在20~25%，可见少量黑云母碎片，粘性较差，韧性低，干强度中等，无摇震反应，切面粗糙。场地范围内大部分钻孔有揭示该层，钻探揭示该层层厚2.4～6.9m，顶板埋深0～3.7m。
<11-2-3>残积砾质粘性土（Qel）
灰黄、灰白色，硬塑，主要以长石等矿物风化后的粘性土为主，含石英颗粒在20~26%，可见少量黑云母碎片，粘性较差，韧性低，干强度低，无摇震反应，切面粗糙。场地范围内广泛分布，钻探揭示该层层厚3.8～10.4m，顶板埋深0～9.61m。
<17-1>全风化花岗岩（ηγ53(1)b）
灰黄、浅黄色，花岗结构尚可辨认，岩石已风化成砂土状，岩芯呈土柱状，手捏易散。场地范围内广泛分布，钻探揭示该层层厚1.7～6.3m，顶板埋深7.9～13.5m。该层共进行标贯35次，标贯实测击数平均值N=38.6击/30cm，标贯修正击数平均值N’=29.6击/30cm。
<17-2>散体状强风化花岗岩（ηγ53(1)b）
褐黄色夹点状灰白色，花岗结构，岩石已风化呈土状及砂土状，岩芯呈土柱状，手捏易散。场地范围内广泛分布，钻探揭示该层层厚0.8～8.2m，顶板埋深9.8～17.7m。该层共进行标贯35次，标贯实测击数平均值N=65.5击/30cm，标贯修正击数平均值N’=47.3击/30cm。
<17-3>碎裂状强风化花岗岩（ηγ53(1)b）
褐黄色、灰黄色，岩芯呈碎块状。碎裂状结构，矿物成分由长石、石英及黑云母等组成，风化较强烈，裂隙发育，岩体破碎。场地范围内局部钻孔有揭示该层，层厚0.6～2.7m，顶板埋深15.0～22.7m。岩体基本质量等级分类为Ⅴ级。
<17-4>中等风化花岗岩（ηγ53(1)b）
灰白、浅灰、浅肉红、暗色，成份以长石、石英为主，含少量暗色矿物，中粗粒花岗结构，块状构造，节理裂隙较发育，岩芯多呈5~30cm柱状，部分为块状，岩质较硬，锤击声脆。场地范围内广泛分布，钻探揭示该层层厚1..2～9.5m（部分钻孔未揭穿），顶板埋深13.3～24.3m。
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a
岩体基本质量等级分类为
a
a
Ⅳ～Ⅲ级。
<17-5>微风化花岗岩（ηγ53(1)b）
灰白、肉红色，成份以长石、石英为主，含少量暗色矿物，中粗粒花岗结构，块状构造，裂隙稍发育，岩芯多呈10~50cm短柱状、柱状，部分为块状，岩质较硬，锤击声脆。场地范围内局部钻孔有揭示该层，钻探揭示该层层厚2.5～12.4m，顶板埋深13.7～24.0m。岩体基本质量等级分类为Ⅱ级。
2.3 水文地质
（1）地下水的类型与赋存
拟建区间所在区域由西侧山前向东侧海域方向倾斜，地下水根据含水层岩性不同，可将区域内含水岩组分为松散岩类孔隙含水岩组、风化残积孔隙裂隙含水岩组及基岩构造裂隙含水岩组三个类型。各含水岩组特征评述如下：
1）第四系松散岩类孔隙含水岩组：主要由上部人工填土层组成，人工填土层场地内广泛分布，该含水层中地下水属上层滞水～潜水性质，渗透性较好，但勘探期间基本不含水。
2）风化残积孔隙裂隙含水岩组：岩性一般由砾质粘性土组成，主要接受大气降水下渗及外围基岩裂隙水的侧向渗透补给，并顺地形向低处相邻冲洪积含水层迳流排泄。属弱透水及弱含水层，富水性差，动态也受气象因素控制，年水位变化幅度约1～2m。
3）基岩构造裂隙含水岩组：主要分布于场地下部岩体，岩性主要由花岗岩组成。主要接受大气降水或邻近含水层的侧向补给，一般向风化残积层或相邻第四系冲洪积含水层迳流排泄。
基岩的含水性、透水性受岩体的结构、构造、裂隙发育程度等的控制，由于岩体的各向异性，加之局部岩体破碎、节理裂隙发育，导致岩体富水程度与渗透性也不尽相同。岩体的节理、裂隙发育地带，地下水相对富集，透水性也相对较好，反之不然。总体上，基岩裂隙水发育具非
均
一
性
。
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（2）地下水补给、排泄条件
大气降水的渗入为地下水的主要补给来源，其次为相邻含水层的侧向补给。降雨、蒸发量的大小对区域地下水的丰富程度有很大的影响。
地下水的分布，受地貌、岩性、构造等因素控制。地下水运动，主要受地形、地貌的控制。在丘陵区，基岩裂隙水或残积层孔隙、裂隙水在降雨补给下，形成强烈的交替作用，地下水沿裂隙向低处汇流或渗流补给邻近含水层。第四系潜水，受地形控制，地下水流向各处不一，各自向低处汇集。风化孔隙裂隙含水岩组与基岩裂隙含水岩组之间没有稳定的隔水层，地下水相互间水力联系密切。
地下水的动态类型主要分为两种，松散岩类孔隙潜水主要为日间周期变化型，水位变化频率较高，但升降幅度不大；风化残积孔隙裂隙水及基岩裂隙水多为年周期变化型，一年之内有一个水位高峰和一个水位低谷，滞后于降雨时间较长，水位升降幅度较大。
需注意的是，拟建工程施工时，受临近区间隧道的挖掘和施工排、降水影响，预计将会引起地下水运动方向及水文地质条件的变化，周边影响半径范围内的地下水都将向隧道方向运动。
（3）抗浮水位
抗浮设计的最高地下水位按水力梯度线取值：即按设计地面线标高以下0.5m连成的水力梯度线考虑，以内插法取值。
（4）地层渗透性
各地层的水文地质特征及渗透性见表2-1。
表2-1 地层水文特征及渗透性表
层号 名称 水文特征 建议值 渗透系数（m/d）<1-1> <1-2> <10-1> 杂填土 素填土 粉质黏土 水量一般，富水性中等，透水能力中等。 水量小，富水性弱，透水能力弱。 水量小，富水性弱，透水能力弱。 2 0.5 0.03 a
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渗透系数（m/d）层号 名称 水文特征 建议值 <11-2> <17-1> 残积砾质黏性土 全风化花岗岩 水量小，富水性弱，透水能力弱。 水量小，富水性弱，透水能力弱。 0.15 0.5 0.8 1.5 0.6 0.1 <17-2> 散体状强风化花岗岩 水量小，富水性弱，透水能力弱。 <17-3> 碎裂状强风化花岗岩 水量一般，富水性中等，透水能力中等。 <17-4> <17-5> 中风化花岗岩 微风化花岗岩 水量一般，富水性中等，透水能力中等。 水量小，富水性弱，透水能力弱。 （5）地下水的腐蚀性
站址范围内地下水对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋砼结构中的钢筋在长期浸水状态下具微腐蚀性，在干湿交替带具弱腐蚀性。综合判定场区地下水为一般环境，作用等级Ⅰ-C。
表2-3 地下水环境类别及作用等级
根据《混凝土结构耐久性规范》（GB/T50476-2008），判定环境作用等级 化学腐蚀环境 水样编号 一般环境 海洋氯化物环境 SO42- 水中酸碱度 Mg2+ 侵蚀性CO2 对混凝土结构构件的环境作用等级 M2SH2-SLB02-1 M2SH3-SLB-04-1 M2SH3-SLB-15-1 M2SH3-SLB-26-1 Ⅰ-C Ⅰ-C Ⅰ-C Ⅰ-C 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 2.4 特殊性岩土及不良地质作用
（1）不良地质 本
站
站
址
范
围
内
无
不
良
地
质
现
象
。
a
a
（2）特殊岩土
特殊岩土为人工填土、残积土和风化岩。 （1）人工填土
人工填土根据其成分不同可分为素填土和杂填土两类。人工填土多具不均匀性、自重压密性及低强度、高压缩性等不良工程特性，不利于边坡稳定，但拟建区间段该层为表土分布且厚度总体较小，对车站工程有影响程度一般～较小。
（2）残积土和全、强风化岩
花岗岩残积层均匀性较差，强度不一，接近地表的残积土受水的淋滤作用，形成网纹结构，土质较坚硬，而其强度较低，再下由于风化程度减弱强度逐渐增加。残积层及全、强风化岩在地下水形成一定高差（落差）的动水作用下，在人工扰动时具遇水软化、崩解，强度急剧降低的特点，且同一开挖断面上具有上下、左右软硬不均的特点，人工开挖形成临空面时，在动水作用下易软化垮塌、强度急剧降低、自稳性变差。
另外，残积土和全、强风化岩颗粒成分具有“两头大，中间小”的特点，即颗粒成分中，粗颗粒（>0.5mm）的组分及颗粒小的组分（＜0.075mm）的含量较多，而介于其中的颗粒成分则较少，这种独特的组分特征，使其既具有砂土的特征，亦具黏性土特征，同时也为小颗粒从大颗粒的孔隙中涌出提供可能的条件，因此当动水压力过大时，容易产生管涌、流土等渗透变形现象，应采取有效的止、排水或注浆加固措施，避免残积土及风化岩遇水强度降低，甚至产生管涌、流土等渗透变形现象。
（3）球状不均匀风化体（孤石）
根据xx花岗岩地区的风化特征，球状不均匀风化较发育，应考虑孤石或不均匀风化残留体存在的可能性，属地下障碍物种类之一，对地下结构施工不利。本站勘察时钻孔内未揭露有孤石或风化不均匀体分布，但不排除钻孔间存在孤石或风化不均匀体的可能。
2.5 地震安全性评价报告结论
a
a
本站抗震设防烈度为7度，近场区具备发生中强地震的构造背景。车站工程场地类别为Ⅰ1类，根据场区地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质构造、水文等地质条件来看，场地不具备发生滑坡、崩塌、泥石流、黄土震陷、岩溶塌陷、地裂缝等地震地质灾害的地质条件，所以可不考虑发生上述地震地质灾害的情况。
a
a
第三章 抗震设防基本要求
3.1 抗震设防目标
依据住房和城乡建设部下发的《市政公用设施抗震设防专项论证技术要点（地下工程篇）》及《城市轨道交通结构抗震设计规范》，并考虑到轨道交通地下车站的重要性和震后修复难度，抗震设防目标如下：
（1）结构在遭受相当于本工程抗震设防烈度的地震影响时，即475年一遇地震动作用下，不破坏或轻微破坏，应能够保持其正常使用功能，结构处于弹性工作阶段，不应因结构的变形导致轨道的过大变形而影响行车安全；
（2）结构在遭受高于本工程抗震设防烈度的罕遇地震（高于设防烈度1度）影响时，即2450年一遇地震动作用下可能破坏，经修补，短期内应能恢复其正常功能，结构局部进入弹塑性工作阶段。
475年一遇地震作用，对应50年超越概率10%地震作用，即《城市轨道交通结构抗震设计规范（送审稿）》中E2地震作用。
2450年一遇地震作用，对应50年超越概率2%地震作用，即《城市轨道交通结构抗震设计规范（送审稿）》中E3地震作用。
3.2 抗震设计条件
根据国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录A，xx市区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，设防类别为重点设防（乙）。依据提供的《xx市地铁2号线工程场地地震安全性评价报告》，xx站地表面50年超越概率为10%的地震加速度峰值为179.5gal，地表面50年超越概概率2%的地震加速度峰值为327.4gal，根据《城市轨道交通结构抗震设计规范》表3.1.3中抗震设防地震动峰值加速度与抗震设防烈度烈度对应关系，本站动峰值加速度位于属于区
间
（
0.
a
a
14.0.19），地震动峰值加速度取0.15g，按7度抗震设防烈度进行抗震验算。
依据《建筑抗震设计规范》GB50011－2010，并结合本工程具体情况综合判定：建筑场地类别为II类，地震动反应谱特征周期为0.40s；区段地质条件简单，划分为对建筑抗震有利地段。
拟建场区主要为坡残积台地，属缓坡地形；地基土以稳定基岩和中硬土为主，但站址分布成因、岩性、状态较为不均匀的岩土层，根据国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中第4.1.1条规定，场地属抗震一般地段。
关于设计地震动参数的选取，场地基岩人造地震动时程一般以基岩加速度反应谱和峰值为目标，用数值模拟的方法合成地震动时程，作为场地土层地震反应分析的地震动输入值。
3.3 抗震计算方法
抗震设计中地震效应的计算方法有地震系数法、反应位移法、弹性时程方法、非线性时程方法等。
3.3.1 计算方法选择
地震系数法是一种从地面结构抗震设计方法类比而来的地下结构抗震设计方法。该方法将随时间变化的地震力用等代的静力地震荷载代替，再用静力计算方法分析地震作用下的结构内力。当地下结构刚度大、变形小，重量比周围土层大很多时，结构的惯性力起到支配作用，可近似采用地震系数法进行计算。但地下车站和区间隧道由于自重相对于周边土体较小，惯性力不起支配作用，因此采用地震系数法是不合适的。近年来，发达国家极少在地下车站及区间的抗震计算中采用地震系数法，《城市轨道交通结构抗震设计规范（送审稿）》也未将地震系数法作为推荐计算方法。
弹性时程方法及非线性时程方法是目前最为先进的计算方法，但其技术要求相对复杂，计算中对土岩本构关系和边界条件的选取对计算结果的影响非常显著。
a
a
反应位移法是基于一维土层地震反应分析，在地震动作用下，结构计算变形与实测变形较为吻合，其概念清晰，可以反映土-结构间的相互作用，是日本等发达国家目前普遍采用的地下结构抗震计算方法，我国的《城市轨道交通结构抗震设计规范（送审稿）》也将反应位移法作为主要计算方法。
从整个线路分析，xx地铁2号线各地下车站及区间隧道周围地层分布较为均匀、结构规则且纵向较长，结构分析可采用平面应变分析模型。在考虑到计算可操作性和计算准确性的基础上，xx地铁2号线xx站以反应位移法为主进行横断面计算,同时辅以时程分析法进行检验。
3.3.2 反应位移法详述
20世纪70年代，日本学者从地震观测入手，提出了地下线状结构抗震设计的反应位移法。该方法以一维土层地震反应计算为基础，认为地下结构在地震时的反应主要取决于周围土层的变形。将土层在地震时产生的最大变形通过地基弹簧以静荷载的形式作用在结构上，以此计算结构反应。其中，地基弹簧是为了考虑结构刚度与土层刚度的不同，定量表示两者相互作用时引入的单元。采用反应位移法进行地下结构横截面的抗震计算时，需考虑土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪力三种地震作用。
1、一维土层地震反应分析
一维波动模型是一种半无限弹性均匀基岩空间上覆盖水平成层土体的较为理想的场地力学模型。它假定土层沿两个水平方向均匀不变，而仅沿竖向分层变化。虽然一维分析模型是一较为理想的场地力学模型，但从工程近似的角度上分析，它能用以模拟局部范围内地面、土层界面及基岩面较平坦的场地。因此，它适用于大多数局部场地或大面积场地的局部范围。目前，对水平成层的土层，通常采用一维波动模型并用等效线性化的方法考虑土体非线性特性的影响进行土层地震反应分析。
S
波在图3.3-2
体系中垂直向上传播时，满足一维波动方程：
a
a
2u2u3u2G22 tzztρ—质量密度； η—粘滞阻尼系数； u—位移；
G—土体剪切模量。
考虑土的非线性特性时采用等效线性化方法，采用美国加利福尼亚大学开发的EERA计算程序求解此一维波动方程。
图3.3-2 一维剪切波动模型图示
为求得地震时地层水平位移和土层剪力的竖向分布，首先进行地层的一维地震响应计算，计算中使用的地层参数均采用《xx轨道交通1 号线一期工程工程场地地震安全性评价报告》第7.3节所列土层参数和地勘报告揭示的典型土层分布。所需场地土的静、动力性能参数有：土层波速、土的重度、动剪切模量及阻尼比与剪应变关系曲线。该参数按《xx轨道交通1 号线一期工程工程场地地震安全性评价报告》所述取用（见表3.3-1）。计算场地所取计算基准面均选取剪切波速大于500m/s的基岩。
表3.3-1 一维土层地震反应计算所用的土层特性参数
a
a
名称 参数 剪应变γ 5×10-6 1×10-5 5×10-5 1×10-4 5×10-4 1×10-3 5×10-3 1×10-2 0.96 0.025 0.993 0.022 0.99 0.011 0.994 0.013 0.965 0.006 0.99 0.004 0.99 0.004 0.991 0.013 0.993 0.015 0.994 0.02 1 0.004 0.95 0.028 0.987 0.029 0.981 0.016 0.988 0.018 0.935 0.01 0.97 0.006 0.97 0.006 0.983 0.019 0.986 0.021 0.989 0.027 1 0.008 0.8 0.03 0.938 0.056 0.911 0.039 0.941 0.041 0.775 0.03 0.9 0.019 0.9 0.019 0.919 0.044 0.935 0.045 0.946 0.053 1 0.01 0.7 0.035 0.883 0.073 0.836 0.055 0.888 0.056 0.66 0.045 0.85 0.03 0.85 0.03 0.851 0.061 0.878 0.061 0.898 0.071 1 0.015 0.3 0.08 0.601 0.122 0.505 0.104 0.614 0.106 0.3 0.088 0.7 0.075 0.7 0.075 0.532 0.113 0.589 0.108 0.638 0.124 1 0.021 0.2 0.1 0.43 0.142 0.338 0.123 0.443 0.128 0.25 0.103 0.55 0.09 0.55 0.09 0.363 0.133 0.418 0.128 0.468 0.146 1 0.03 0.15 0.11 0.131 0.169 0.093 0.148 0.137 0.16 0.105 0.124 0.32 0.11 0.32 0.11 0.102 0.16 0.125 0.155 0.15 0.18 1 0.036 0.1 0.12 0.07 0.174 0.04 0.152 0.074 0.16 0.09 0.13 0.2 0.12 0.2 0.12 0.054 0.164 0.067 0.16 0.081 0.186 1 0.046 G/Gmax 填土 ζ G/Gmax 淤泥 ζ G/Gmax 淤泥质土 ζ G/Gmax 粉质粘土 ζ G/Gmax 细砂 ζ G/Gmax 中粗砂 ζ G/Gmax 砾砂 ζ G/Gmax 残积土 ζ G/Gmax 全风化岩 ζ G/Gmax 散体状强风化岩 ζ G/Gmax 碎块状强风化岩 ζ 根据勘察资料及《城市轨道交通结构抗震设计规范》6.1.3第4条规定：对于埋置于地层中的隧道和地下车站结构，地震作用的基准面应取在隧道和地下车站结构以下剪切波速大于等于500m/s岩土层位置。对于覆盖土层厚度小于70m的场地，设计地震作用基准面到结构的距离不应小于结构有效高度的2倍；本车站基底为<17-4>中风化花岗岩剪切波速平均值800m/s，本层及以下地层剪切波速大于500m/s，取17-4顶面为基岩面，由车站所处地层分布，得到覆盖层厚度小于70m，车站有效高度13.5m，覆土3m，取基岩面埋深H=43.5m
a
a
2、反应位移法计算模型
采用反应位移法进行地下车站结构横向地震反应计算时，可将周围土体作为支撑结构的地基弹簧，结构可采用梁单元进行建模（如图3.3-3所示），考虑了由一维土层地震反应分析计算得到的土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪力三种地震作用。地基弹簧刚度以地基反力系数为依据，并考虑集中弹簧间距和车站纵向计算长度的影响，计算中所采用的地基反力系详见各站及区间地勘报告。
图3.3-3 地下车站反应位移法计算模型图示
kv——结构顶底板压缩地基弹簧刚度； kh——结构侧壁压缩地基弹簧刚度；
ksv——结构顶底板剪切地基弹簧刚度； ksh——结构侧壁剪切地基弹簧刚度；
U——结构顶板单位面积上作用的剪力； B——结构底板单位面积上作用的剪力； s——结构侧壁单位面积上作用的剪力。 对于地下车站，各种地震荷载计算说明如下： 1）顶板、底板及侧墙处土层剪力：
a、顶板、底板处土层剪力由一维土层反应分析得到；
a
a
b、侧墙剪力近似计算方法如下式所示：
s(U+B)2
2）结构惯性力计算方法如下式所示：
fimiuifimiui
——结构i单元上作用的惯性力； ——结构i单元的质量；
——自由土层对应结构i单元位置处的峰值加速度。相应工况下地震峰值加速度，475
年一遇工况下取0.1723g，2450年一遇工况下取0.30g；
3）土层位移引起的作用于结构的地震力计算：
在反应位移法中需将地下结构周围自由土层在地震作用下的最大位移（可取相对变形，相应于结构底面深度的位移为零）施加于结构两侧面压缩弹簧及上部剪切弹簧远离结构的端部。这里需要说明的是，由于在有限元软件中要实现在弹簧远离结构的一端施加强制位移较为困难，因此，可将强制位移按下式转换为直接施加在结构侧壁和顶板上的等效荷载。
pzKnuzuzB
pzvKsvuzuuzB式中
pz——直接施加在结构侧壁上的等效荷载（kN）；
pzv——直接施加在结构顶板的等效荷载（kN）；
——距地表面深度z处、地下结构底板
u(z)、u(zB)、u(zU)zB处和顶板
zU处土层位移（m）。，
由一维土层反应分析得到；
3.3.3 时程分析法
采用时程分析法进行地震效应计算时，需综合考虑静力荷载作用及地震动力效应对结构产
a
a
生的影响。一方面，静力荷载（仅考虑除地震作用力外的恒载、可变荷载）计算采用Midas结构工程系统软件程序；另一方面完成动力时程分析计算后，将计算位移指定施加在结构上（结构模型中底板边界按固定考虑，其他边界按自由考虑），最后对静力、动力计算模型内力计算结果进行组合叠加后得到地震工况下结构内力包络设计值。
a
a
3.3.4 计算模型
反应位移法法采用荷载—结构模型计算，时程分析法采用地层结构模型。
1）纵梁—立柱体系的地铁车站横断面符合平面应变原则，可以将横断面等效为宽度为单位长度的梁体系进行平面计算。根据有限元计算原理，将组成结构的各段梁柱分成梁单元，各单元之间以节点相连。单元长度取纵向1米计算。
2）对于车站底板弹簧刚度大小取所在土层垂直基床系数，侧墙弹簧刚度大小取所在土层水平基床系数。
3）梁柱等主体结构材料比重取25KN/m3，结构侧压力按水土分算原则计算，水比重取10KN/m3。
4）结构计算程序：反应位移采用EERAM计算，等级相对位移计算出等效荷载施加；抗震计算MIDS—GTS、Ansys结构分析软件。
a
a
第四章 静力作用下结构计算分析
4.1 荷载分类及组合
4.1.1 主要计算荷载
结构设计根据结构类型，根据《地铁设计规范》（GB 50157-2013），按永久荷载、可变荷载、偶然荷载（地震作用、人防荷载）进行分类，对结构整体或构件可能出现的最不利组合进行计算。在决定荷载的数值时，考虑施工和使用过程中发生的变化。车站结构计算时考虑荷载如表4-1所示：
表4-1 主要计算荷载 荷载类型 永 久 荷 载 可 变 荷 载 基本可变荷载 其他可变荷载 偶然荷载 荷载名称 结构自重 地层压力 隧道上部和破坏棱体范围的设施及建筑物压力 混凝土收缩及徐变作用 设备重量 地基下沉影响力 地面车辆荷载 地面车辆荷载引起的侧向岩土压力 消防车荷载及其动力作用 温度变化影响 施工荷载 地震影响 人防荷载 结构自重：结构自身重量产生的沿构件轴线分布的竖向荷载。 竖向压力：按计算截面以上全部土柱重量考虑。
水平压力：施工期间支护结构的外土压力按朗金公式的主动土压力计算。使用阶段结构承受的水平力按静止土压力计算。设计采用的侧向水、土压力，对于粘性土地层采用水土合算，对于砂性土地层采用水土分算的办法。
水压力：作用于顶板的水压力等于作用在其顶点的静水压力值，作用于底板底的水压力等于作用在最低点的静水压力值。垂直方向的水压力取为均布荷载。水平方向的水压力取为梯形分布荷载，其值等于静水压力。
a
a
侧向地层抗力和地基反力：采用弹簧进行模拟。
人群荷载：站台、站厅、楼梯、车站管理用房等部位的人群荷载按4.0kPa计算。 设备荷载：设备用房的计算荷载，一般按8.0kPa进行计算，大于8.0kPa的应根据设备的实际重量、动力影响、安装运输路径等确定其大小和范围。对于自动扶梯等需要吊装的设备荷载，在结构计算时还应考虑设备起吊点所设置的位置及起吊点的荷载值。另外尚应满足消防荷载要求。
施工荷载：结构设计中应考虑各种施工荷载可能发生的组合。按8kPa计算。 地面超载：一般按20kPa计算。地震工况发生时，不考虑地面超载作用。
地震作用：地铁结构的地震作用按7度设防。地下结构框架构件的抗震等级为三级。 人防荷载：6级人防荷载。 4.1.2 荷载组合
按施工阶段、使用阶段和特殊荷载作用的不同工况进行荷载组合。 （1）施工期间的基本组合：永久荷载+可变荷载，不考虑水压力影响 （2）使用阶段：
基本组合：永久荷载+可变荷载
偶然组合：永久荷载+可变荷载+偶然荷载
正常使用极限状态下的荷载组合采用标准组合进行计算。荷载组合表格如下：
表4-2 荷载组合表
序号 1 2 荷载 组合验算工况 基本组合构件强度计算 构件裂缝宽度计算 偶然荷载 地震荷载 人防荷载 永久荷载 1.35(1.0） 1.0 可变荷载 1.4 0.8 a
a
3 4 构件变形计算 抗震荷载作用下构件强度验算 人防荷载作用下构件强度验算 构件抗浮稳定验算 1.0 1.2(1.0) 1.0 0.5*1.2 1.3 5 6 1.2(1.0） 1.0 1.0 4.1.3 荷载计算 （1）永久荷载：
顶板覆土：17.5×4.5＝88.5kpa 设备荷载：8kpa
侧向水土压力取静止水土压力，水土分算。 底板下水浮力：108kpa
（2）可变荷载：地面超载：20kpa，人群荷载：4kpa
4.2 计算模型与计算简图
由于隧道纵向尺寸很长，横向尺寸很小，可以简化为平面应变问题取每延米作横向计算。结构计算参数如下表所示：
表4-3 结构计算参数
结构类型 C40 C45 弹性模量E/GPa 32.5 33.5 泊松比μ 0.2 0.2 重 度γ/kN·m-3 25 25 围岩抗力采用弹簧单元模拟，弹簧施加范围及数量根据试算中结构的变形情况进行调整和优化，仅当结构产生指向围岩方向的位移时添加弹簧单元，围岩弹性抗力系数按实测围岩的侧向基床系数和垂向基床系数选值。主体结构埋深较浅处采用明挖结构形式，埋深较深处采用复合式衬砌暗挖结构断面，计算模型分为施工阶段与长期使用阶段两种情况计算。
设计采用“荷载-结构”模型，按平面杆系有限元法进行计算。车站标准段主体结构计算图式见图4-1。
a
a
图4-1 车站主体计算简图
4.3 主体结构计算及结果
图4-2 准永久组合弯矩图
a
a
图4-3 准永久组合轴力图
图4-4 准永久组合剪力图
a
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图4-5 准永久组合变形图
图4-6 基本组合弯矩图
图4-7 基本组合轴力图
a
a
图4-8 基本组合剪力图
图4-8 基本组合变形图
表4-4 静力作用下明挖结构断面设计参数表 基本组合 位置 弯矩 （kN﹒m） 624.7 581.1 230.2 102.3 轴力 （kN） 557.3 557.3 1325.8 1325.8 准永久组合 弯矩 （kN﹒m） 446.2 415.1 177.1 72.5 轴力 （kN） 399.6 399.6 947.1 947.1 计算配筋 3272 3272 3272 2534 配筋率（％） 0.5 0.5 0.52 0.52 配筋设计 顶板支座 顶板跨中 中板支座 中板跨中 Φ25@150 Φ25@150 Φ20@150 Φ20@150 a
a
底板支座 底板跨中 侧墙支座 侧墙跨中 1383.4 503.4 1383.4 892.5 538.3 538.3 1132.4 997.2 988.1 359.6 988.1 637.5 384.3 384.3 796.1 754.5 2094 2094 2094 2094 0.52 0.52 0.52 0.52 Φ25@150 Φ25@150 Φ22@150 Φ22@150 a
a
第五章 抗震计算
5.1 反应位移法计算
5.1.1 一维土层反映计算结果 a、土层变位对结构的荷载
50年超越概率10% 地震作用 土层名称 深度 弹簧 刚度 相对位移 （m） 0.001056 0.0005 0.00000 土体位移对侧墙的荷载 (kN) 23.76 11.1 0 50年超越概率2% 地震作用 相对位移 （m） 0.0014 0.0009 0 土体位移对侧墙的荷载 (kN) 31.55 20.57 0 （m） 顶板 中板 底板 <11-2-3>残积砂质粘性土 <11-2-3>残积砂质粘性土 <17-2>强风化花岗岩 3.2 10.2 17.9 (kN/m) 15 15 60 b、惯性力 结构惯性力计算方法如式3.3-2所示：
fimiui （式5.1-1）
fi——结构i单元上作用的惯性力； mi ——结构i单元的质量；
ui——自由土层对应结构i单元位置处的峰值加速度。相应工况下地震峰值加速度，475
年一遇工况下取0.1723g，2450年一遇工况下取0.30g；
c、周面剪力
单元长 50年超越概率10%地震作用剪应力 50年超越概率2%地震作用剪应力 (kN/m2) (kN/m2) 顶板 底板 侧墙 0.5 0.5 0.5 27.65 27.65 27.65 27.65 27.65 27.65 5.1.2 主体结构计算结果
在475年一遇的地震动作用下，车站单柱段主体结构的内力图见图5.1-1~图5.1-4
a
a
图5.1-1 475年一遇地震动作用下弯矩设计值（kNm）
图5.1-2 475年一遇地震动作用下剪力值（kNm）
a
a
图5.1-3 475年一遇地震动作用下轴力值（kN）
图5.1-4 475年一遇地震动作用下变形值（m）
在475年一遇的地震动作用下，车站主体结构的变形计算结果见图5.1-4，最大弹性层间位移比为1/925。
在2450年一遇的地震动作用下，车站单柱段主体结构的内力图见图5.1-5~图5.1-8
a
a
图5.1-5 2450年一遇地震动作用下弯矩设计值（kNm）
图5.1-6 2450年一遇地震动作用下剪力值（kNm）
a
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图5.1-7 2450年一遇地震动作用下轴力值（kN）
图5.1-8 2450年一遇地震动作用下变形值（m）
在2450年一遇的地震动作用下，车站主体结构的变形计算结果见图5.1-4，最大弹性层间位移比为1/925。
a
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表5-1 抗震工况下结构断面设计参数表
地震组合 位置 弯矩 （kN﹒m） 顶板边支座中 顶板边跨中 顶板中支座 顶板中跨中 中板边支座中 中板边跨中 中板中支座 中板中跨中 底板边支座中 底板边跨中 底板中支座 底板中跨中 侧墙底支座 侧墙跨中 1119.2 579.3 411.7 194.5 162.4 77.5 24.6 17.8 937.2 352.4 329.2 202.8 937.2 633.3 轴力 （kN） 537.4 461.4 378.9 324.5 953.1 93 953.1 953.1 953.1 896.3 769.8 760.4 722.7 1462 1134 3272 3272 3272 3272 2094 2094 2094 2094 3272 3272 3272 3272 2534 2534 计算配筋面积 配筋率 (％) 0.52 0.52 0.52 0.52 0.38 0.38 0.38 0.38 0.5 0.5 0.5 0.5 0.52 0.52 配筋设计 Φ25@150 Φ25@150 Φ25@150 Φ25@150 Φ20@150 Φ20@150 Φ20@150 Φ20@150 Φ25@150 Φ25@150 Φ25@150 Φ25@150 Φ22@150 Φ22@150 5.1.3 轴压比验算
xx站暗挖断段主体结构柱子截面尺寸为700×1100，柱子的轴压比验算如下： 地震工况下柱子的最大压力为：13825.7KN
μ=N/（Afc）=13825.7/（0.7×1.1×1000×23.1）=0.78＜0.85（三级抗震） 经过计算可知，xx站框架柱的轴压比满足规范要求。 5.1.4 主体与附属结构接口部位抗震分析
xx站选用主体和出入口结合部位进行抗震分析，计算结果如图5-7~9所示：
a
a
图5-7接口部位结构弯矩图
图5-8 接口部位结构剪力图
a
a
图5-9 接口部位结构轴力图
根据计算结果，接口部位节点的在地震工况下的内力值均不太大，基本可以满足抗震性能的要求。设计中接口部位加强环梁即可满足构造要求。
5.2 时程分析法计算
5.2.1 计算参数的选取
根据《xx市轨道交通2号线工程场地地震安全性评价报告》金融中心站为坚硬场地，一般属II类建筑场地。xx站计算50年超越概率63%、10%、2%的概率水准的基岩水平峰值加速度分别为55.2gal、179.5gal、327.4gal。出于安全考虑，本工程计算采用50年超越概率为10%的基岩加速度反应谱和峰值加速度作为地震动时程合成的目标峰值和反应谱，合成土层地震反应分析所需的基岩地震动时程。
图5-10 50年超越概率63%基岩水平地震动时程
a
a
图5-11 50年超越概率10%基岩水平地震动时程
图5-12 50年超越概率2%基岩水平地震动时程
以计算控制点土层地震反应得到的地表加速度反应谱和加速度峰值为主要依据，参考场地沿线的工程地质分区，将工程沿线地表分为四段地表水平向峰值加速度和反应谱参数如下表：
表5-2 地表设计反应谱参数
设计地震 动参数 超越概率水平 50年63% 50年10% 50年2% 100年10% 100年2% Amax β T1 Tg γ 55.2 2.50 0.10 0.45 1 179.5 2.50 0.10 0.45 1 327.4 2.50 0.10 0.45 1 232.9 2.50 0.10 0.45 1 387 2.50 0.10 0.45 1 进行场地土层地震动力反应分析，需要土层剖面的土层分层厚度及土层土体性状描述资料，同时也需要土层中土体的力学特性资料。它们包括土体的波速值、密度值及土体动力非线性特性
参
数
值
。
a
a
5.2.2 计算模型的输入
计算采用地层—结构模型进行时程分析，该分析是把地震运动视为一个随时间变化的过程，并将地下结构物和周围土体介质视为共同受力变形的整体，通过直接输入地震加速度记录，在满足变形协调的前提下分别计算结构物和土体介质在各个时刻的位移，速度，加速度以及应变和内力，据以验算场地的稳定性。
模型计算采用midas GTS软件进行时程法计算分析。在模型中，土体的本构模型采用岩土常用模型Mohr-Coulomb模型。动力有限元数值仿真分析中，所关心振波的高频（短波）成分决定网格单元长度，低频（长波）成分决定模型边界范围的大小。考虑水平和竖向地震波的影响，计算模型的侧面人工边界距地下结构为3倍地下结构水平有效宽度，底面人工边界距结构为3倍地下结构竖向有效高度，上表面取至实际地表。实际场地是一个半无限区域，但在对土体—结构进行有限元动力分析时， 土体的计算范围只能是有限的。对于范围有限的计算区域，在地震激励下，波动能量将在人工截取的边界上发生反射，使波发生震荡，导致模拟失真。为
a
a
了解决有 限截取模型边界上波的反射问题，边界条件采用由Decks等人提出的粘-弹性吸收边界。粘-弹性边界不仅可以较好地模拟地基的辐射阻尼，而且也能模拟远场地球介质的弹性恢复性能，具有良好的低频稳定性。定义粘性边界需计算土体x、y方向上的阻尼比。阻尼计算采用如
下
公
式
：
a
a
P波CPAS波CSAG2GcPA cSA GE
2(1)E112其中，：体积弹性系数（KN/m2）; G：剪切弹性系数（KN/m2）; E：弹性模量（KN/m2）；
：泊松比; A：截面积（m2）
根据规范要求，对本车站选择峰值加速度为179.5cm/ s2，满足《中国地震动参数区划图》要求，并且同时满足地震安评报告中罕遇地震和多遇地震的地震峰值加速度要求。根据地质勘查资料以及设计资料，确定明挖部分计算模型如下：
5-13xx站明挖段断面地层计算模型
5.2.3
计
算
分
析
过
程
及
结
果
a
a
（1）地震作用下地层情况
5-14 地震作用下地层水平位移云图
（2）地震作用下车站结构情况 1）结构应力云图
5-15 地震作用下结构应力云图
根据结构受力云图可以看出，车站明挖段结构关键点的最大应力值为6.8MPa<16.7MPa（C35砼抗压强度设计值），满足结构受压强度要求。
2
）
横
向
结
a
构位移云图
a
5-16 地震作用下结构水平位移云图
3）地震作用下结构横向分析
5-17 地震作用下结构水平位移云图
根据结构顶底板水平位移差异曲线可以看出，结构在最不利情况下水平位移最大差异为9.54mm<15.5/250=60mm(依据《城市轨道交通结构抗震设计规范》)，出现在8.22s，差异变形不大，有利于结构的受力。
5.3 结构抗震性能分析
5.3.1 主体结构内力调整
根据《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》和《城市轨道交通结构抗震设计规范》的相关规定，上述各地下车站的框架抗震等级均为三级。因此，第7章所述各站计算结果按三级框
a
a
架进行内力设计值调整。另外，从日本阪神地震的经验来看，浅埋式地下结构在竖向地震作用下震害较为明显，而第7章所述的计算结果仅考虑横向地震作用，因此应对计算结果进行适当调
整
，
以
考
虑
竖
向
地
震
作
用
。
a
a
(1)“强柱弱梁、强剪弱弯”内力设计值调整
对车站进行结构抗震验算时，按地震作用效应与其他荷载效应的基本组合进行构件截面抗震验算，并对梁、柱、墙的设计内力按强柱弱梁、强剪弱弯的原则进行调整（满足《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》的相关要求）。
1、三级框架的梁柱节点处，柱端组合的弯矩设计值应下式进行调整，本条适用于顶板、中板、底板与中柱节点区：
M式中：
McccMb
——节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计
值，可按弹性分析分配；
Mb——节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，一级框架节点左右梁
端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；
c——框架柱端弯矩增大系数；对三级框架结构可取1.3。
2、三级的框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式进行调整，本条适用于顶板、中板、底板和侧墙：
lVvb(MbMbr)lnVGb
式中：
ln——梁的净跨；
——梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；
VGb
a
a
lMb
、
Mbr——分别为梁左右端反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值，一级框架两端弯矩均为
负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；
vb——梁端剪力增大系数，三级可取1.1。
3、三级框架柱的剪力设计值应按下式进行调整，本条适用于中柱：
Vvc(McbMct)Hn
式中：
Hn——柱的净高； 、
Mct
Mcb——分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值；
vc——柱剪力增大系数对三级框架结构取1.2；
4、侧墙的受力性能更接近于梁，且轴压比较小，故不对侧墙的弯矩进行调整，仅按第二条调整其剪力设计值。
(2) 中柱轴力设计值调整
从日本阪神地震的经验来看，浅埋式地下结构在竖向地震作用下震害较为明显，且以中柱破坏最为严重，因此计算中应考虑竖向地震作用的影响。但本计算中未考虑竖向地震作用影响，故引入中柱轴力调整系数，对中柱轴力进行适当调整，调整原则如下所述。
1）《建筑抗震设计规范》第5.3.4条建议竖向地震影响系数取为相对横向地震水平的0.65倍，故这里对依据横向地震作用，引入中柱轴力调整系数。侧墙由于轴压比较小，调整意义不大，故不作调整；
2）上海《地下铁道建筑结构抗震设计规范》基于振动台实验对反应加速度法计算的各构件内力进行了调整，其中中柱轴力调整系数为1.6~1.9，但其仅适用于上海软土地区，考虑到xx地区基岩埋深相对较浅，震害亦较小，故取中柱轴力调整系数上限取为1.6。
综
上
所
述
，
中
柱
轴
力
调
整
系
数
可
按
下
式
计
算
：
a
a
m1式中：
FmF0.650.5F
m——475年一遇地震动作用下，中柱轴力调整系数，不大于1.6；
Fm——475年一遇地震动作用效应与其它荷载效应标准组合下中板轴力最大值；
F——静力工况荷载标准组合下中板轴力最大值。
475年一遇地震动作用下，调整后的中柱轴力设计值按式4.1-5计算：
NmNm
N——475年一遇地震动作用下，调整后的中柱轴力设计值；
Nm
——475年一遇地震动作用效应与其它荷载效应的基本组合下，中柱轴力值。
5.3.2 主体结构计算分析 （1） 截面抗震验算原则
根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）第5.4节，对地震工况截面验算时还需考虑承载力抗震调整系数γRE。即结构构件的截面抗震验算，应按式4.2-1验算截面承载力：
SRRE
式中：
S——475年一遇地震动作用效应与其他荷载效应的基本组合下，结构构件内力设计值；
R——结构构件承载力设计值；
RE——承载力抗震调整系数，中柱取0.8，其他构件取0.85。 （2）计算结果统计分析
根据上述反应位移法和时程分析法内力计算结果，以主体结构标准段为例，选取结构典型断面位置，对地震组合、标准组合、准永久组合结构内力进行对比分析，地震组合取反应位移法
计
算
结
果
，
内
力
计
算
数
据
统
计
如
表
5.3-1
。
a
a
根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）5.4节，对地震工况荷载进行荷载组合时设计值还需考虑承载力抗震调整系数γRE，抗震墙等构件调整系数按0.85考虑。 基本组合、准永久组合、抗震组合的计算对比表
4.2.3 抗震验算结论
如上所述，xx地铁2号线一期工程xx站的抗震计算结果总结如下：
1） xx站，在中震作用下，结构最大层间位移比均小于1/550，结构处于弹性工作阶段，构件截面及配筋均满足抗震计算要求。各类构件截面尺寸及配筋均由准永久荷载组合下的裂缝计算所控制，地震工况不起控制性作用。
2） 在中震作用下，对中柱轴力进行调整后，xx站的中柱轴压比均未超过0.85的限值，揭示中柱延性满足抗震要求。
3） 在大震作用下，xx站弹塑性层间位移均未超过1/250的弹塑性层间位移限值，满足设计要求。
总之，抗震计算分析表明：xx地铁2号线一期工程xx站满足工程抗震设防目标一和目标二。
a
a
第六章 抗震构造措施
6.1 主体结构抗震构造措施
6.1.1 地下车站主体结构抗震构造措施
钢筋混凝土框架的梁、板、柱的配筋方式、截面尺寸和轴压比，纵向受力钢筋的最小配筋率、锚固长度和搭接长度，箍筋的最小直径、最大间距和加密区长度，(抗震)墙的厚度及其竖向和横向分布筋的最小配筋率和布置方式，以及带有孔洞时结构的构造等抗震构造措施，均按抗震等级为三级的同类地面框架和板柱—抗震墙钢筋混凝土框架结构确定（满足《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》的相关要求）。 1、梁宽大于柱宽的梁应符合下列要求:
梁中线应与柱中线重合，节点区梁腰筋应贯通，并配置附加腰筋和双向拉筋，拉筋配置≥φ10@100，如图6.1-1所示：
a
a
图6.1-1 宽扁梁配筋与构造
2、梁的钢筋配置，应符合下列各项要求:
（1）梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比，不应大于0.35； （2）梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，不应小于0.3； （3）梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按表6.1-1采用，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径数值应增大2mm。
表6.1-1 梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径
3、梁的钢筋配置，尚应符合下列规定:
（1）梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%。沿梁全长顶面、底面的配筋，不应少于2D14，且分别不应少于梁顶面、底面两端纵向配筋中较大截面面积的1/4；
（2）框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对框架结构不应大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的1/20，或纵向钢筋所在位置圆形截面柱弦长的1/20；对其他结构类型的框架不宜大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的1/20，或纵向钢筋所在位置圆形截面柱弦长的1/20；
（3）梁端加密区的箍筋肢距，不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值。 4、柱轴压比不宜超过表6.1-2的规定：
表6.1-2 轴压比限值
a
a
5、柱的钢筋配置，应符合下列各项要求:
（1）柱纵向受力钢筋的最小总配筋率应按表6.1-3采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2；
表6.1-3 柱截面纵向钢筋的最小总配筋率
（2）柱箍筋在规定的范围内应加密，加密区的箍筋间距和直径，应符合下列要求:
a、一般情况下，箍筋的最大间距和最小直径，应按表6.1-4采用：
表6.1-4 柱箍筋加密区的最大间距和最小直径
b、框架柱的箍筋直径不小于10mm且箍筋肢距不大于200mm时，除底层柱下端外，
最大间距应允许采用150mm。
6、柱的纵向钢筋配置，尚应符合下列规定: （
1
）
柱
的
纵
向
钢
筋
宜
对
称
配
置
；
a
a
（2）截面边长大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm； （3）柱总配筋率不应大于5%；
（4）柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区。 7、柱的箍筋配置，尚应符合下列要求: （1）柱的箍筋加密范围，应按下列规定采用:
a、柱端，取截面高度(圆柱直径)、柱净高的1/6和500mm三者的最大值； b、底层柱的下端不小于柱净高的1/3；
（2）柱箍筋加密区的箍筋肢距，不宜大于250mm，至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束；采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。
（3）柱箍筋加密区的体积配箍率，应按下列规定采用:
a、柱箍筋加密区的体积配箍率应符合下式要求:
vvfcfyv
——柱箍筋加密区的体积配箍率，不应小于0.6%；计算复合螺旋箍的体积配箍率时，
其非螺旋箍的箍筋体积应乘以折减系数0.8；
——最小配箍率特征值，按表6.1-5取值。
表6.1-5 柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值
a
a
（4）柱箍筋非加密区的箍筋配置，应符合下列要求:
a、柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50%； b、箍筋间距，不应大于10倍纵向钢筋直径；
（5）框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.1，且体积配箍率分别不宜小于0.5%。 8、梁柱节点抗震构造详图：
a
a
a
a
6.1.2 主体结构薄弱部位工程措施
对于主体结构出入口、预留出入口及风道接主体结构处等有可能存在薄弱部位的重点部位，加强环梁设计，完善结构受力转换体系，保证结构承载力和安全性，采取必要的辅助施工措施，同时优化施工步序和现场组织。
6.2 非结构构件抗震措施
6.2.1
非
结
构
构
件
抗
震
计
算
措
施
a
a
非结构构件除满足承载能力要求外，还应按地震工况进行验算。非结构构件抗震计算采用等效侧力法，水平地震作用标准值按下式计算：
F12maxG
非结构构件因支承点相对位移产生的内力，可按该构件在位移方向的刚度乘以其位移计算，水平位移按中震条件下的层间位移限制（即层间位移角1/550）确定：
Fkmax
6.2.2 非结构构件抗震构造措施
建筑非结构构件指除承重骨架体系以外的固定构件和部件包括非承重墙、附属于楼面的构件和装饰构件等。
1、计算要求
计算要求执行《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》第13.2节的相关规定。 2、基本抗震措施
1）、填充墙应满足下列要求：
（1）填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，宜避免形成薄弱层或短柱；
（2）砌体的砂浆强度等级不应低于M5，实心块体的强度等级不宜低于MU2.5，空心块体
的强度等级不宜低于MU3.5；
（3）墙顶应与框架梁密切结合，填充墙应沿框架柱全高每隔500mm~600mm设2φ6拉
筋，拉筋沿墙全长贯通；
（4）墙高超过4m时，墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁； （5）楼梯间和人流通道的填充墙，尚应采用钢丝网砂浆面层加强， （6）墙长大于5m时，墙顶与梁宜有拉结。 2）、构造柱应满足下列要求：
（1）墙长超过8m或层高2倍时，宜设置钢筋混凝土构造柱；
a
a
（2）门、窗洞口宽度超过3m时，洞边应设置构造柱； （3）填充墙转角处应设置构造柱。 3）、圈梁应满足下列要求：
填充墙的圈梁应按上密下稀的原则每隔4m左右在窗顶增设一道圈梁，圈梁的竖向间距不应大于3m；圈梁宜闭合，圈梁截面宽度宜与墙厚相同，截面高度不应小于180mm；圈梁的纵筋不应少于4φ12；圈梁应与柱牢固连接，顶部圈梁与柱锚拉钢筋不少于4φ12，且锚固长度不宜少于35倍钢筋直径。
4）、墙梁应满足下列要求：
墙梁宜采用现浇，当采用预制墙梁时，梁底应与砖墙顶面牢固拉结并应与柱锚拉；转角处相邻的墙梁，应相互可靠连接。
5）、其它构件
各种机电设备与结构的连接均应可靠，具体措施本均执行《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》第13.4节的相关规定。 文本仅供参考，感谢下载！
a
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